INE5416Paradigmas de Programação

Ricardo Azambuja SilveiraINE­CTC­UFSC

E­Mail: silveira@inf.ufsc.brURL: www.inf.ufsc.br/~silveira

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Conceitos● Léxica­ estudo dos símbolos que compõem uma linguagem● Sintaxe ­ a forma ou  estrutura das expressões, instruções e unidades de 

programas.● Semântica – o significado das expressões, instruções e unidades de 

programas.

● Quem deve usar uma definição de linguagem?– Outros projetistas– Implementadores– Programadores (os usuários da linguagem)

● Uma sentença  é uma cadeia de caracteres sobre algum alfabeto● Uma linguagem é um conjunto de sentenças● Um lexema é a unidade de mais baixo nível sintáticos de uma linguagem. 

Incluem:– Identificadores– Literais– Operadores– Palavras reservadas 

● Um token (símbolo)n é uma categoria de lexemas (e.g., identifier)

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Abordagens formais para descrever LPs

● Sintaxe:– Reconhecedores – (máquinas de estados) 

usada em compiladores– Geradores – formalismo usado para gerar 

sentenças na linguagem● Gramáticas● Expressões

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Gramática livre de contexto

● Desenvolvida por Noam Chomsky em meados dos anos 50 como um gerador de linguagens com o propósito de descrever a sintaxe das linguagens naturais

● Define uma classe de linguagens denominada linguagens livres de contexto● Backus Naur Form  ­ BNF 

– Metalinguagem inventada em 1959 por John Backus para descrever a linguagem Algol 58 e aperfeiçoada por Peter Naur em 1960

– Uma metalinguagem é uma linguagem usada para descrever outra linguagem.– A BNF é equivalente a gramática livre de contexto– Em BNF, abstrações são usadas para representar classes de estruturas sintáticas, 

na forma<abstração> ­> descrição da abstração

– Que funcionam como variáveis sintáticas (também chamadas símbolos não­terminais) que derivam dos lexemas (também chamadas símbolos terminais)

– Exemplos:● <atribuição> ­> <variável> = <expressão>● Isto é uma regra, que descreve a estrutura de um comando de atribuição 

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BNF● Uma regra tem um lado esquerdo (left­hand side ­ LHS)  e um 

lado direito (right­hand   side ­ RHS), e consiste em símbolos terminais e  não­terminais

● Uma gramática é um conjunto finito e não vazio de regras● Uma abstração  (ou símbolo não­terminal) pode ter mais que 

um  RHS<stmt> ­> <single_stmt> 

          | begin <stmt_list> end● Uma lista sintatica é descrita em BNF usando recursão

<ident_list> ­> ident               | ident, <ident_list>● uma derivação é a aplicação repetida de regras, a partir do 

símbolo de início e terminando com uma sentença formada apenas com símbolos terminais

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Um exemplo de gramática

<program> ­> begin <stmts> end<stmts> ­> <stmt>  | <stmt> ; <stmts><stmt> ­> <var> = <expr><var> ­> a | b | c | d<expr> ­> <term> + <term> | <term> ­ <term><term> ­> <var> | const

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Um exemplo de derivação<program> => <stmts> => <stmt>           => <var> = <expr> => a = <expr>           => a = <term> + <term>          => a = <var> + <term>           => a = b + <term>          => a = b + const

– Cada cadeia de símbolos na derivação é uma  forma sentencial– Uma sentença é a forma sentencial que tem apenas símbolos 

terminais– uma derivação a esquerda é aquela em que o símbolo não­terminal 

mais a esquerda em cada forma sentencial é escolhida para expansão– Uma derivação pode ser mais a esquerda, mais a direita ou mixta

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Árvores de análise

● Uma árvore de análise (parse tree) é uma representação hierárquica de uma derivação

●

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BNF extendida (EBNF)Serve apenas para abreviar a notação da BNF

• Partes opcionais são colocadas entre colchetes ([]) <proc_call> -> ident [ ( <expr_list>)]• Partes alternativas das RHSs entre parênteses e separadas por barras verticais  <term> -> <term> (+ | -) const•Repetições (0 or mais) entre chaves ({}) <ident> -> letter {letter | digit}

BNF:

<expr> -> <expr> + <term> | <expr> - <term> | <term><term> -> <term> * <factor> | <term> / <factor> | <factor>

EBNF:

<expr> -> <termo> {(+ | -) <term>}<term> -> <fator> {(* | /) <factor>}

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Grafos de sintaxe

Os grafos de sintaxe e a descrição EBNF do comando if

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Análise semântica

● Semântica estática– Verificação em tempo de compilação

● Verificação de tipos de variáveis em expressões● Verificação de escôpo de variáveis● Verificação de parâmetros

● Semântica dinâmica– Especificação formal do significado das 

construções linguísticas

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Gramática de atributos

Desenvolvida por Knuth, 1968Gramáticas livre de contexto não  tem capacidade para descrever 

completamente a sintática de linguagens de programaçãoMecanismos adicionados a GLC pata tratar algumas informações semânticas 

relacionadas as formas legais do programa na construção das árvores de análise

 Valor primário da gramática de atributos:Especificação da semântica estáticaProjeto de compiladores (verificação da semântica estática)

Definição:Uma gramática de atributo é a gramática livre de contexto com as seguintes 

adições:Para cada símbolo gramatical x há um conjunto A(x) de atributosCada regra tem um conjunto de funções que definem certos atributos dos símbolos 

não­terminais em uma regraCada regre tem um conjunto (possivelmente vazio) de predicados para checar a 

consistência dos atributos

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Gramática de atributos

● Como os valores dos atributos são computados?● 1. Se todos os atributos foram herdados, a árvore é 

decorada em ordem  top­down.● 2. Se todos os atributos foram sintetizados, a árvore 

é decorada em  ordem bottom­up.● 3. Em muitos casos, os dois tipos de atributos são 

usados e uma combinação de top­down e  bottom­up é usada.

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Gramática de atributos

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Semântica dinâmica

● Denota o significado das expressões, das instruções e das unidades de programas

● Nenhuma notação ou formalismo simples para descrição semântica é aceito largamente para descrever a semântica dinâmica das LPs

● Utilidade:– Conhecimento da linguagem pelos programadores– Construção de compiladores– Geração automática de compiladores– Prova de exatidão de programas

● Principais métodos:– Semântica operacional­ baseada na representação por algoritmos– Semântica axiomática – baseada em notação lógica formal– Semântica denotacional – baseada em notação funcional